A precisão necessária do GPS depende principalmente da aplicação. Os requisitos em rota são mais lenientes do que os requisitos de precisão para abordagens de não precisão.
A precisão do GPS é o resultado de imprecisões no sinal combinadas com um fator baseado na geometria dos satélites. Dentro do receptor, o erro de posição é estimado observando-se
- A geometria dos satélites contribuindo para a posição fixa
- O erro de variação equivalente do usuário estimado (UERE) causado por vários distúrbios
Da geometria dos satélites, a (Geométrica) Diluição da Precisão ( DOP ) é calculado. Este é um número que expressa como a geometria dos satélites usada para calcular a posição influencia a precisão da solução de posição. Em uma situação ideal, $ DOP = 1 $, qualquer valor inferior a $ 4 $ é considerado bom.
O DOP pode ser dividido em três componentes, o horizontal (HDOP), o vertical (VDOP) e o tempo (TDOP). Para precisão da posição horizontal HDOP é usado.
O segundo fator na estimativa de precisão é o UERE (User Equivalent Ranging Error). Na ilustração acima, esta é a largura das bandas de variação. A UERE é composta por vários fatores:
- Dados de efemérides - Erros na localização transmitida do satélite
- Relógio de satélite - Erros no relógio transmitido.
- Ionosfera - Erros nas medições de pseudo-laranja causadas por efeitos ionosféricos
- Troposfera - Erros nas medições de pseudoange causadas por efeitos troposféricos
- Multipath - Erros causados por sinais refletidos que entram na antena do receptor
- Receiver- Erros na medição do alcance do receptor causada por vários fatores internos.
O efeito do erro de dados de efemérides é da ordem de 2 metros (desvio padrão).
A precisão do relógio do satélite costumava ser degradada intencionalmente sob o programa de disponibilidade seletiva. A SA foi desativada em maio de 2000, melhorando drasticamente a precisão do GPS. Receptores desenvolvidos antes dessa data desconhecem essa mudança e estimam uma precisão pior do que eles realmente alcançam.
. O erro do relógio residual após a rotação do SA é equivalente a cerca de 2,5 metros (desvio padrão).
O sinal GPS inclui parâmetros para um modelo ionosférico que pode ser usado para corrigir efeitos ionosféricos. O erro residual causado pelo atraso do sinal na ionosfera é da ordem de 5 metros (desvio padrão). É a contribuição mais significativa para a UERE.
Os efeitos troposféricos são muito menores que o efeito ionosférico. O efeito é de cerca de 0,5 m (desvio padrão).
Efeitos de multicaminho (causados por reflexos de sinais) são muito dependentes do ambiente. Em uma cidade, os efeitos são piores do que no ar. Para aplicações aerotransportadas, o multipercurso pode ser causado por reflexões do sinal das asas. O efeito é muito limitado. Na superfície do aeroporto, pode haver efeitos significativos, especialmente perto de edifícios.
Erros do receptor causados por osciladores instáveis (ruído térmico), erros de quantização e arredondamento, erros de software, etc. Esta contribuição pode ser reduzida melhorando o design da antena e do receptor; Tudo isso tem um custo. Vamos estimar as contribuições para a UERE cerca de 3 metros.
A UERE é a raiz média de todas essas contribuições.
$$ UERE = \ sqrt {2 ^ 2 + 2.5 ^ 2 + 5 ^ 2 + 0,5 ^ 2 + 1 ^ 2 + 3 ^ 2} \ approx6.75meters $$
A precisão de 95% é estimada em $ 2 \ times {UERE} \ times {HDOP} $. Para um HDOP de $ 2 $, a posição seria estimada em 27 metros em 95% do tempo. A precisão típica é melhor, porque os fatores UERE são estimados de forma bastante conservadora.
Sistemas de aumento, como WAAS e GBAS, podem melhorar a precisão do GPS enviando sinais de correção. O GNS 430 (sem o 'W') não usa esses sinais.
Se o DOP for maior que $ 4 $, o GNS 430 exibirá uma mensagem "Degraded accuracy" (Precisão degradada). Você pode encontrar o DOP na página de status do Satellite. Esta página também mostra o erro de posição estimado.
Note que todos os cálculos para estimar o erro de posição assumem que o GPS está funcionando como deveria, ou seja, uma condição livre de falha. Falhas podem ocorrer nos satélites, na transmissão de dados para o receptor e no próprio receptor. A detecção de falhas faz parte da função RAIM.